304不銹鋼作為一種具有優(yōu)秀的耐腐蝕性、良好力學(xué)性能的材料，在核電、石油化工和醫療器材制造等領(lǐng)域得到了廣泛應用。由于其在焊接過(guò)程中易產(chǎn)生熱裂紋，為了預防潛在的危險、提高使用安全性，對其進(jìn)行無(wú)損檢測非常必要。超聲檢測因其安全可靠、便于操作而使用廣泛。由于奧氏體不銹鋼在焊接過(guò)程中不發(fā)生相變，在焊接過(guò)程中，由于熱循環(huán)的作用，焊縫內部會(huì )形成粗大的柱狀晶組織，導致焊縫呈現出不均勻性和彈性各向異性。在對焊縫進(jìn)行超聲檢測時(shí)，會(huì )使聲束發(fā)生嚴重的散射現象，對檢測的靈敏度和準確性影響很大。相控陣超聲檢測技術(shù)通過(guò)對超聲陣列換能器中各陣元進(jìn)行相位控制，從而獲得靈活的合成波束。它具有能進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚焦、可進(jìn)行成像檢測、可檢測復雜形狀物體、能提高檢測靈敏度、分辨力和信噪比等多項優(yōu)點(diǎn)。

  浙江至德鋼業(yè)有限公司設計、加工了厚度為10mm、20mm、30mm和40mm的304不銹鋼板對接焊縫模擬試塊，焊接方法為手工電弧焊打底、埋弧自動(dòng)焊蓋面。在試塊底部熱影響區位置加工長(cháng)度分別為5.0mm、10.0mm和15.0mm，高度1.5mm的U型和V型開(kāi)口槽。本課題采取理論和實(shí)驗相結合的研究方法，并借助模擬仿真方法開(kāi)展相控陣超聲檢測技術(shù)研究，主要研究?jì)热萑缦拢?/span>

 1. 對試塊基體及焊縫分別進(jìn)行金相分析，借助于面積法對晶粒尺寸進(jìn)行計算，確定基體、焊縫及熱影響區晶粒長(cháng)度和寬度。對試塊進(jìn)行聲學(xué)特性測試，分析不同位置超聲時(shí)域波形、頻譜主頻偏移、聲速及衰減系數變化規律。研究表明，4種厚度試塊的基體區衰減系數均小于焊縫區，且聲速較為均勻，聲速波動(dòng)不超過(guò)1.13%。利用CIVA仿真軟件，通過(guò)相控陣超聲檢測聲場(chǎng)模擬，確定聚焦深度；通過(guò)實(shí)驗測試，優(yōu)化相控陣超聲探頭孔徑。

 2. 選用主頻5MHz、陣元數為32、帶楔塊的相控陣超聲探頭，在焊縫左右側沿焊縫方向進(jìn)行A掃查、B掃查及扇形掃查。通過(guò)S掃查圖像中開(kāi)口槽上、下尖端深度確定缺陷高度，采用-6dB法確定開(kāi)口槽長(cháng)度?？v波檢測結果顯示：開(kāi)口槽高度超聲定量結果與實(shí)際尺寸相差范圍為0～0.3mm，長(cháng)度5mm、10mm和15mm開(kāi)口槽的長(cháng)度定量誤差范圍分別為0.3～1.5mm、0.2～1.1mm、0.5～2.0mm。用橫波在厚度10mm和20mm試塊上進(jìn)行補充驗證，開(kāi)口槽高度超聲定量結果與實(shí)際尺寸相差范圍為0.2-0.4mm，長(cháng)度5mm、10mm和15mm開(kāi)口槽的長(cháng)度定量誤差范圍分別為0.4～1.1mm、0.3～1.0mm、0.7～1.2mm。